EP3458317A1 - Procédé de détermination d'une marge d'adhérence anticipée pour un véhicule en situation de roulage - Google Patents

Procédé de détermination d'une marge d'adhérence anticipée pour un véhicule en situation de roulage

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Publication number
EP3458317A1
EP3458317A1 EP17730866.5A EP17730866A EP3458317A1 EP 3458317 A1 EP3458317 A1 EP 3458317A1 EP 17730866 A EP17730866 A EP 17730866A EP 3458317 A1 EP3458317 A1 EP 3458317A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adhesion
tire
vehicle
potential
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17730866.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Louis Linda
Benjamin LEVRARD
Marc Duvernier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Publication of EP3458317A1 publication Critical patent/EP3458317A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172—Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B60W40/064—Degree of grip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2210/00—Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/10—Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/12—Friction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2210/00—Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/10—Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/13—Aquaplaning, hydroplaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2210/00—Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/30—Environment conditions or position therewithin
    • B60T2210/36—Global Positioning System [GPS]

Definitions

  • the present invention is in the field of motor vehicles, and in particular in the field of systems and devices for assisting the driving of such vehicles.
  • ABS brake assist systems
  • ESP electronic trajectory correctors
  • the adhesion margin information can also be transmitted to safety or steering systems present in the vehicle, such as a cruise control or braking devices.
  • various solutions for estimating the potential for adhesion available between a tire and the road on which rolls the tire are based on the solicitation of the adhesion potential up to a certain level, for example half of the maximum potential, and propose to extrapolate the maximum potential available.
  • these solutions require a maneuver close to the limit of adhesion, which does not allow to leave a sufficient safety margin for the driver of the vehicle, especially in conditions of low level of adhesion.
  • none of these solutions offers an estimate of the potential available in real time.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks by proposing a solution for determining a margin of adhesion, and its use to provide a driver and / or a vehicle with relevant driving assistance information. .
  • the invention relates to a method for determining an anticipated adhesion margin of a tire on a roadway, the method comprising the following steps in which:
  • the potential for adhesion available at a given moment between a tire of the vehicle and the road surface on which the tire is rolled is estimated as a function of known and / or measured influencing parameters.
  • a future adhesion requirement is determined in anticipation, as a function of parameters included in the group comprising: a current or future rolling situation of the vehicle, meteorological data, cartographic data, data relating to the driver, -
  • a comparison criterion is applied between the adhesion potential and the need for adhesion to come, to determine a margin of adhesion.
  • the estimate of an adhesion potential can be carried out in real time, that is to say, it estimates the potential of the ground on which the vehicle is rolling, at the moment when we estimate.
  • the adhesion potential estimated at an instant n is considered to be identical at an instant n + 1 if the parameters having an influence on the adhesion have not changed between the instants n and n + 1 .
  • the estimate can also be made in advance on a known future path, either because the trip was recorded in a vehicle navigator, or because it is possible, from a GPS position of the vehicle , to know the road on which the vehicle moves.
  • a method according to the invention comprises an initial step of determining influential parameters on the adhesion potential, these parameters being included in the group comprising the grip number of the roadway, the height at road sand or average texture depth called PMT, the height of the water on the road surface, the surrounding air temperature, the running speed, and all the characteristics of the tire having an influence on the adhesion, in particular but not exclusively the tire pressure, its tread height, its load, and the type of tire.
  • the grip number of the roadway can be provided by pre-existing maps.
  • the temperature can be measured in real time, for example by sensors currently available on a vehicle.
  • the parameters of the tire such as the pressure, the tread height, the load and the rolling speed can be determined by systems embedded in the vehicle or in the tires.
  • the initial step of determining influential parameters comprises a step of measuring the sound power generated by the tire during taxiing, and a step of determining the height of water on the roadway. and the height of sculpture according to this sound power.
  • the macro-texture of the road is also determined according to this sound power.
  • the vehicle in which a method according to the invention is implemented must be provided with a microphone installed in the tires or in the front or rear bumpers of the vehicle.
  • the number of parameters having a potential impact on the noise of the tire can be significant. However, it appears that certain parameters have a weak or second-order influence on the nature of the noise generated by the tire. This may be the case for example of the internal pressure of the tire or the load of the tire.
  • the weather condition of the road characterized by a height of water on the roadway, seems to be a parameter of the first order. Its impact on the noise of the tire is very important and especially weakly dependent on all the other parameters such as the state of the road surface, the state of wear of the tire or the type of tire tread. These other parameters are also likely to a lesser extent to vary the rolling noise as far as it is known to discern their own acoustic signatures.
  • this water level differentiates a dry road from a wet road, characterized by a height of water flush with the natural roughness of the road surface, or a wet road for which the height of water exceeds the level of natural roughness of the pavement of the road.
  • this height of water on the road is estimated using one of the means included in the group comprising:
  • fixed weather stations installed along the road, and including means of communicating to vehicles traveling on the road the water level during their passage, - optical sensors embedded on the vehicle,
  • a coating is called a closed coating when it takes a smooth appearance and without macro-roughness, such as a bitumen having sown after having undergone high temperatures.
  • a coating will be considered open, when macro-roughness is important like that of a coating used or that of a country road repaired quickly using a superficial coating made by projecting pebbles on bitumen.
  • a medium coating describes all the coatings in an intermediate state between the two preceding states and more particularly qualifies the new coatings.
  • the different macro-textures can thus be categorized as follows: a closed macro-texture coating has a PMT between 0 and 0.4 millimeters.
  • a medium macro-texture coating has a PMT between 0.4 and 1.1 millimeters, and an open macro-texture coating has a PMT greater than 1.1 millimeters. It is known that the macro-roughness of a coating strongly influences the noise generated by the tire. In particular, the phenomenon of pumping air trapped between the ground and the sculpture of the tire is all the more pronounced that the road surface is closed. Real-time knowledge of the condition of a road can be useful if, for example, this information is returned by a large number of vehicles or a dedicated fleet of vehicles, to a centralized tracking and monitoring system. maintenance of the road network.
  • the tire tread height which characterizes its state of wear, one distinguishes the new state, the worn state, and an intermediate state considered here as the state of the tire with mid-wear.
  • Information about the evolution of the wear characteristic over time is useful, especially if it is coupled with the information of the weather condition of the road. Indeed, it is known that a vehicle equipped with worn tires which rolls on a wet coating is more likely to lose its grip than if it had new tires.
  • the estimate of a remaining sculpture height is given in real time by one of the means included in the group comprising:
  • Optical sensors evaluating the evolution of the height of sculpture, these sensors being on board the vehicle or installed on the ground,
  • the type of sculpture of the tire is, for example, a summer type sculpture or a winter type sculpture.
  • These two types of tires are essentially distinguished by treads with different, more directional, heavily cut and laminated tread patterns in the case of winter sculptures, less directional and less notched in the case of summer sculptures, as well as by the nature of the tread patterns. materials forming the tread, softer in the case of winter tires, and harder in the case of summer tires. These characteristics are not without influence on the behavior and handling of the vehicle, and therefore on its adherence.
  • the step of determining an adhesion potential as a function of the speed is performed by the implementation of predetermined adhesion level abacuses.
  • steps are implemented, will be subsequently described in detail using figures:
  • Adhesion level plots are constructed according to influential parameters. - The values of these parameters are measured in real time.
  • the abacus corresponding to the values of the parameters is selected, and
  • the estimated value of the adhesion potential is read on the chart for the actual speed of travel. 1-4 - Rolling radius method
  • the step of determining an available adhesion potential comprises the following steps:
  • a model for estimating the adhesion potential is established by determining a function connecting the rolling friction potential and the vehicle parameters,
  • the rolling radius is determined and, by applying said model, and depending on the vehicle parameters, the adhesion potential of said tire is evaluated.
  • a method according to the invention provides for determining a need for anticipated adhesion, a function of one or more sets of parameters included in the group comprising: a running situation in progress or future vehicle, weather data, map data, driver data.
  • the estimate of a need for adhesion can be performed using accelerations determined in real time.
  • it is sufficient to consider the global acceleration ⁇ experienced by the vehicle in relation to a need for adhesion which is also global, then there exists between the adhesion and the acceleration a simple mathematical relation g- ⁇ ⁇ , where g is the gravitational constant.
  • g- ⁇ ⁇
  • g is the gravitational constant.
  • the vehicle accelerations are, in one embodiment, measured by accelerometer type devices embedded directly on the vehicle, or installed in external devices present inside the vehicle, such as a smartphone or tablet. . Acceleration can also be measured on the CAN bus of the vehicle.
  • the CAN bus of the vehicle also provides information such as speed V and ⁇ ⁇
  • speed V and ⁇ ⁇ the speed of curvature
  • the need for adhesion is determined by estimating, according to a future rolling maneuver, the forces that will be transmitted to the ground.
  • the axis OX will designate the axis representing the circumferential direction of the tire, OY the axis parallel to the axis of rotation of the tire or transverse axis, and OZ 1 axis normal to the axis of rotation of the tire, or radial axis.
  • a first simplifying hypothesis will be used which makes it possible to obtain a need for adhesion with a precision of order 0.
  • the next event is a curve
  • y (V) V 2 / R, in the absence of slope and tilt.
  • predetermined driver categories are used.
  • the principle of this classification is, using a concept of adequate distance, to group the users in classes, each as homogeneous as possible and, between them, as distinct as possible.
  • the classes are such that the intra-class variance is minimized, while the intergroup variance is maximized.
  • the number of classes used is chosen a posteriori, and is considered adequate if the interclass variance does not decrease significantly by adding a class.
  • the categories are determined using not all the available observations, but only part of these observations. For example, observations on relevant driving areas, such as turns or areas of high acceleration, will be chosen.
  • the relevant driving zones are for example determined by mapping the driving area, or by a vehicle behavior during a passage on these areas, the behavior being for example analyzed in view of a speed and / or a vehicle acceleration on these areas. It is then possible to store in the vehicle the different driver categories and their associated speed profiles. Thus, in this embodiment, knowing the category in which the vehicle is located, and knowing the path taken by the vehicle, it is possible to determine the acceleration that will undergo the vehicle, and therefore the need for adhesion .
  • ABS driver and driver assistance systems
  • a division is made between the necessary acceleration, determined in the context of the estimate of the anticipated adhesion requirement, and the determined adhesion potential, possibly multiplied by the constant g .
  • This gives a value that corresponds to a percentage of consumed margin.
  • a percentage of the remaining or available margin could also be determined by subtracting the margin percentage consumed from 100.
  • a subtraction is performed between the same two values as above, and a residual acceleration potential is thus obtained.
  • the adhesion margin thus determined can be used to create alerts, for example to the driver, so that he can adapt his driving in the case where the margin of adhesion would become too low.
  • the determination of an alert threshold takes into account a reserve of margin or acceleration which incorporates a consumption of adhesion necessary for the efforts to be transmitted to the ground, even at constant speed. .
  • elements such as the resistance to the progress, the aerodynamic forces, the slope, induce a consumption of adhesion which is not taken into account by the preceding computations.
  • it is useful to permanently maintain a sufficient margin of adhesion for example, to allow to pass a braking force.
  • an alert threshold is set at 25% margin reserve and / or 0.2 acceleration reserve points.
  • alert thresholds are set which change according to the speed.
  • a method according to the invention further comprises a step of informing the driver of the adhesion margin consumed and / or available.
  • This display can take different forms which will be further detailed with the aid of the figures. One can thus consider displaying a percentage of adhesion consumed or available in real time. One can also consider using colors corresponding to different alert thresholds as explained above.
  • the margin of adhesion that will be communicated to the driver of a vehicle, or to a system installed in the vehicle will be the margin directly resulting from the comparison between the need for adhesion and the potential. adherence, or a corrected margin, taking into account the uncertainties of determination, and a reserve braking or acceleration, previously mentioned.
  • margin of adhesion can be displayed as a color on the map of a browser
  • FIG. 1 shows an example of abacuses that can be used in a method according to the invention, for determining an adhesion potential
  • FIG. 2 shows graphs representing a need for anticipated adhesion as a function of a rolling speed and an available grip potential as a function of a rolling speed
  • FIG. 3 shows predetermined curves of adhesion potential as a function of a weather condition of the road and a state of the tire associated with anticipated adhesion requirements for different types of drivers on a given turn of the path,
  • FIGS. 4a and 4b show examples of conductive alert display implemented in a method according to the invention.
  • FIGS. 5a and 5b show examples of implementation of a method according to the invention in a vehicle. DESCRIPTION OF THE BEST MODE OF CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows an example of abacuses that can be used in a method according to the invention, for determining an adhesion potential.
  • the charts are parameterized according to the influential parameters that are available during an implementation of the invention, for example the water height and the sculpture height, and are plotted as a function of the running speed.
  • the number of charts to be created is therefore a function of the number of values of these quantities that we will measure. Typically if it is known to measure 2 levels of wear (new / worn) and 2 levels of humidity (dry / wet), we will create 4 charts corresponding to the possible combinations of these two states. If certain combinations lead to very close adhesion results, the number of abacus can be reduced.
  • the charts are constructed in several stages:
  • a statistical distribution of each of the inputs of the model is determined. As many abacuses are computed as there will be a combination of these parameters but each is calculated with a very small standard deviation around the value of the parameter measured. Typically, the identification of a worn tire reduces the distribution to 2mm ⁇ 1.5mm instead of 5mm ⁇ 4mm in the absence of this information. The accuracy of the adhesion estimation is greatly improved.
  • N variants of ⁇ are calculated with these N combinations for P speed cases (typically 11 cases of speeds ranging from 30 to 130 km / h in steps of 10 km / h)
  • FIG. 1 shows four curves on which:
  • - S4 is the grip available for a worn tire, on a wet road.
  • FIG. 2 shows the preferential mode of determining this speed.
  • Curve 20 represents the need for adhesion of a vehicle as a function of the rolling speed. This need is for example determined in real time according to a running maneuver in progress, or even in advance depending on a future driving maneuver, or predetermined information depending on the category of the driver and the driver. journey to come.
  • Curve 21 represents the available adhesion potential as a function of the rolling speed. This adhesion potential being determined by one of the methods described in the present application.
  • the rolling limit speed corresponds to the speed 22 at the intersection of curves 20 and 21.
  • the grip potential ⁇ is available February 3 ⁇ , and adhesion is consumed ⁇ 2 3 ⁇ ⁇ Therefore, the adhesion margin at this speed 23 is the difference between ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ and ⁇ 2 3 ⁇ ⁇
  • the speed margin speed 22 - speed 23
  • FIG. 3 shows an optimal use in terms of resources of a method according to the invention for determining the curve 20 described in FIG. 2.
  • the graph shows four groups of points, called K1, K2, K3 and K4, corresponding to the need for adhesion called by different drivers in the different driving categories, and observed, in the graph shown, at a given position d a driving maneuver.
  • the points VK1, VK2, VK3 and VK4 represent the speeds obtained by statistical processing, stored in the vehicle for this position on the path, and synthesize respectively the four categories of predetermined driver.
  • SI is the available grip for a new tire, on a wet road
  • Figures 4a and 4b show examples of display, for a driver of the vehicle, information concerning a margin of adhesion.
  • a display in the form of a target having three concentric circles.
  • the central circle for example displayed with a green color, represents indicates that the adhesion consumed is between 0 and 60% of the available adhesion.
  • the intermediate circle for example displayed with an orange color, indicates that the adhesion consumed is between 60%> and 80%> of the available adhesion, and the outer circle, for example displayed with a red color, indicates that the adhesion consumed is between 80%) and 100%) of the available adhesion.
  • a color gradation will preferably be chosen to alert the driver to the risk gradation of his driving.
  • the adhesion is shown in two dimensions, respectively corresponding to the transverse and longitudinal components of the stresses.
  • FIG. 4b it is chosen to display the information only in one dimension, and therefore the standard of adhesion is used rather than the two components.
  • the display of Figure 4b there are three areas, displayed with three different colors, and has thresholds similar to those of Figure 4b.
  • the same type of display could be obtained to show not a history of adhesions consumed, but instead an anticipated margin of adhesion on a path to come.
  • the invention makes it possible to determine a need for adhesion in anticipation, as a function of map data, and thus to deduce an anticipated margin of adhesion at different points of a future path.
  • This display could be performed according to the two transverse and longitudinal dimensions, according to the estimate as previously described in Part II-4.
  • Figures 5a and 5b show examples of implementation of a method according to the invention in a vehicle.
  • Figure 5a shows more particularly an implementation using a connected device not integrated in the vehicle, type Smartphone or tablet.
  • the device 100 includes GSM communications means for receiving external data such as maps or traffic information or the like.
  • the device 100 comprises means for receiving information enabling the GPS location of the vehicle or a determination of the vehicle speed.
  • the vehicle also comprises a computer 101a installed in the vehicle, and connected to different sensors such as microphones 102 and 103.
  • This computer 101a comprises signal processing means from the sensors 102 and 103 to obtain information. concerning a height of water on the road, a texture depth of the road, a state of wear or pressure of the tire.
  • the vehicle further comprises other sensors, such as temperature sensors, wear sensors, pressure sensors installed directly on the vehicle and / or on the tires.
  • the computer 101a comprises signal processing means from all the sensors.
  • the information is sent from the computer 101a to the device 100, which implements a method according to the invention to determine a margin of adhesion, and display it on a screen integrated in the device 100.
  • a method according to the invention is implemented directly in the computer 101b of the vehicle.
  • this computer is connected to sensors 102 and 103 which have the same functions as in the example of FIG. 3a.
  • the computer 101b is connected to the CAN bus of the vehicle, in order to read information such as the speeds and / or accelerations of the vehicle.
  • the display and control module 200 integrated in the vehicle comprises GSM communication means for receiving external data such as maps or traffic information or other information and means for receiving GPS geolocation information. of the vehicle. It can make this information available to the computer 101b on the CAN communication bus.
  • This module 200 is also provided with display means for displaying the adhesion margin, to inform the driver.
  • the characteristics of the tire are taken into account for the implementation of the method.
  • these characteristics are stored in a vehicle memory, and / or an identifier of the tire is read by an RFID type reading, and associated with characteristics stored in a database, and / or the adhesion model.
  • implemented in the computer 101b or in the device 100 is chosen from a set of adhesion models as a function of an identifier of the tire.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de détermination d'une marge d'adhérence d'un pneumatique sur une chaussée, mettant en œuvre une estimation de potentiel d'adhérence disponible à un instant donné entre le pneumatique du véhicule et la chaussée sur laquelle roule le pneumatique, et une détermination d'un besoin d'adhérence anticipé en fonction d'une situation de roulage.

Description

Procédé de détermination d'une marge d'adhérence anticipée pour un véhicule en situation de roulage
DOMAINE DE L'INVENTION
[0001] La présente invention se situe dans le domaine des véhicules automobiles, et notamment dans le domaine des systèmes et dispositifs d'assistance à la conduite de tels véhicules.
[0002] Les véhicules automobiles sont aujourd'hui équipés de nombreux équipements permettant d'améliorer la sécurité du conducteur et des passagers d'un véhicule. On connaît ainsi les systèmes d'assistance de freinage (ABS) permettant d'éviter le blocage des roues en cas de freinage intense. On connaît aussi les correcteurs électroniques de trajectoire (ESP), qui permettent, par un contrôle de la trajectoire, d'éviter les dérapages des véhicules.
[0003] Le développement de ces systèmes a été rendu possible par l'installation de nombreux dispositifs électroniques dans les véhicules, et la mise en œuvre de calculateurs électroniques de plus en plus puissants, permettant d'embarquer des puissances de calcul importantes dans des véhicules automobiles sans encombrement additionnel.
[0004] Afin d'éviter les accidents, notamment dans des conditions météo ou de roulage difficiles, il apparaît utile de pouvoir estimer les risques relatifs à la perte d'adhérence d'un véhicule en situation de roulage. Une telle perte d'adhérence se produit lorsque les efforts que le véhicule va demander au contact pneu/chaussée i.e. le besoin d'adhérence sont supérieurs au potentiel du pneu et de la chaussée à passer de tels efforts i.e. le potentiel d'adhérence maximal disponible.
[0005] Ainsi, il est utile, pour un conducteur, de savoir quelle est la marge d'adhérence disponible à un instant donné ou sur un horizon temporel proche, à savoir sur les prochaines minutes de roulage. En effet, connaissant cette information, un conducteur pourra savoir si sa conduite est sécuritaire, c'est-à-dire qu'elle sollicite les pneumatiques dans des proportions raisonnables par rapport aux conditions de roulage, ou si au contraire il a une conduite risquée qu'il convient d'adapter. On précise ici que le terme « conduite risquée » ne doit pas s'entendre comme un jugement absolu, mais bien comme une évaluation au vu de conditions de roulage.
[0006] L'information de marge d'adhérence peut également être transmise à des systèmes de sécurité ou de pilotage présents dans le véhicule, tels qu'un régulateur de vitesse ou des dispositifs de freinage. [0007] Dans l'état de la technique, différentes solutions permettant d'estimer le potentiel d'adhérence disponible entre un pneumatique et la chaussée sur laquelle roule le pneumatique. Certaines de ces solutions reposent sur la sollicitation du potentiel d'adhérence jusqu'à un certain niveau, par exemple la moitié du potentiel maximum, et proposent d'en déduire, par extrapolation, le potentiel maximum disponible. Toutefois ces solutions nécessitent une manœuvre proche de la limite d'adhérence, ce qui ne permet pas de laisser une marge de sécurité suffisante pour le conducteur du véhicule, notamment dans les conditions de faible niveau d'adhérence. Toutefois, aucune de ces solutions ne propose une estimation du potentiel disponible en temps réel.
[0008] En outre, concernant le besoin d'adhérence, il existe des solutions permettant d'interroger des dispositifs véhicule tels que des accéléromètres ou des gyromètres, pour connaître une estimation locale et en temps réel des sollicitations exercées sur les pneumatiques.
[0009] On connaît également, de la demande EP 1932734A1, un procédé d'estimation d'un risque de défaut de liaison au sol d'un véhicule automobile. Toutefois, on constate que ce procédé s'applique uniquement en temps réel, et ne permet toutefois pas d'anticiper un besoin d'adhérence sur une trajectoire à venir.
[0010] La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une solution permettant la détermination d'une marge d'adhérence, et son utilisation pour fournir à un conducteur et/ou à un véhicule des informations d'aide à la conduite pertinentes.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
[0011] Ainsi, l'invention concerne un procédé de détermination d'une marge d'adhérence anticipée d'un pneumatique sur une chaussée, le procédé comprenant les étapes suivantes au cours desquelles :
On estime le potentiel d'adhérence disponible à un instant donné entre un pneumatique du véhicule et la chaussée sur laquelle roule le pneumatique, en fonction de paramètres influents connus et/ou mesurés,
On détermine en anticipation un besoin d'adhérence à venir, en fonction de paramètres compris dans le groupe comprenant : une situation de roulage en cours ou future du véhicule, , des données météorologiques, des données cartographiques, des données concernant le conducteur, - On applique un critère de comparaison entre le potentiel d'adhérence et le besoin d'adhérence à venir, pour déterminer une marge d'adhérence.
I - Estimation d'un potentiel d'adhérence disponible
[0012] L'estimation d'un potentiel d'adhérence peut être effectuée en temps réel, c'est- à-dire qu'on estime le potentiel du sol sur lequel le véhicule est en train de rouler, à l'instant où on fait l'estimation. Dans un mode de réalisation particulier, le potentiel d'adhérence estimé à un instant n est considéré comme identique à un instant n+1 si les paramètres ayant une influence sur l'adhérence n'ont pas changés entre les instants n et n+1.
[0013] L'estimation peut également être effectuée par anticipation sur un trajet à venir connu, soit parce que le trajet a été enregistré dans un navigateur du véhicule, soit parce qu'il est possible, à partir d'une position GPS du véhicule, de connaître la route sur laquelle se déplace le véhicule.
I-l-Détermination des paramètres influents
[0014] Dans un mode de réalisation particulier, un procédé selon l'invention comprend une étape initiale de détermination de paramètres influents sur le potentiel d'adhérence, ces paramètres étant compris dans le groupe comprenant le grip number de la chaussée, la hauteur au sable de la route ou profondeur moyenne de texture appelée PMT, la hauteur d'eau sur la chaussée, la température de l'air environnant, la vitesse de roulage, et l'ensemble des caractéristiques du pneumatique ayant une influence sur l'adhérence, notamment mais non exclusivement la pression du pneumatique, sa hauteur de sculpture, sa charge, et le type de pneumatique.
[0015] Ces paramètres influents sont fournis directement par le véhicule, et/ou fournis par un système extérieur, et/ou mesurés en temps réel. Ainsi, par exemple, le grip number de la chaussée peut être fourni par des cartographies préexistantes. La température peut être mesurée en temps réel, par exemple par des capteurs disponibles aujourd'hui sur un véhicule.
[0016] Les paramètres du pneumatique, tels que la pression, la hauteur de sculpture, la charge et la vitesse de roulage peuvent être déterminés par des systèmes embarqués dans le véhicule ou dans les pneumatiques.
[0017] Dans un mode de réalisation particulier, l'étape initiale de détermination de paramètres influents comprend une étape de mesure de la puissance sonore générée par le pneumatique lors du roulage, et une étape de détermination de la hauteur d'eau sur la chaussée et de la hauteur de sculpture en fonction de cette puissance sonore. Dans un autre mode de réalisation particulier, la macro-texture de la route est également déterminée en fonction de cette puissance sonore. A cet effet, le véhicule dans lequel un procédé selon l'invention est mis en œuvre doit être muni d'un microphone installé au niveau des pneumatiques ou dans les parechocs avant ou arrière du véhicule.
[0018] Le nombre de paramètres ayant un impact potentiel sur le bruit du pneumatique peut être important. Toutefois, il apparaît que certains paramètres ont une influence faible ou de deuxième ordre sur la nature du bruit généré par le pneumatique. Cela peut être le cas par exemple de la pression interne du pneumatique ou encore de la charge du pneumatique.
[0019] Ainsi, il apparaît que l'état météorologique de la route, caractérisé par une hauteur d'eau sur la chaussée, semble être un paramètre de premier ordre. Son impact sur le bruit du pneumatique est très important et surtout faiblement dépendant de tous les autres paramètres tels que l'état du revêtement de la route, l'état d'usure du pneumatique ou encore le type de sculpture du pneumatique. Ces autres paramètres sont aussi susceptibles dans une moindre mesure de faire varier le bruit de roulage pour autant que l'on sache discerner leurs signatures acoustiques propres.
[0020] Concernant cette hauteur d'eau, on différencie une route sèche d'une route humide, caractérisée par une hauteur d'eau affleurant les rugosités naturelles du revêtement de la route, ou d'une route mouillée pour laquelle la hauteur d'eau dépasse le niveau des rugosités naturelles du revêtement de la route.
Dans un exemple de réalisation, cette hauteur d'eau sur la route, est estimée en utilisant l'un des moyens compris dans le groupe comprenant :
des stations météos fixes installés en bord de route, et comprenant des moyens de communiquer aux véhicules roulant sur la route la hauteur d'eau lors de leur passage, - des capteurs optiques embarqués sur le véhicule,
des modèles analytiques permettant d'estimer une hauteur d'eau résiduelle en fonction de données météorologiques connues (quantité de précipitations, ensoleillement ...) ou de données concernant la route (drainabilité, dévers, trafic ...).
[0021] Concernant la profondeur moyenne de texture, un revêtement est qualifié de revêtement fermé lorsqu'il prend un aspect lisse et sans macro-rugosités, comme par exemple un bitume ayant ressué après avoir subi de fortes chaleurs. Un revêtement sera considéré comme ouvert, lorsque les macro-rugosités sont importantes comme celles d'un revêtement usé ou celui d'une route de campagne réparée rapidement à l'aide d'un enduit superficiel réalisé par projection de cailloux sur du bitume. Un revêtement médium décrit tous les revêtements dans un état intermédiaire entre les deux états précédents et qualifie plus particulièrement les revêtements neufs. On peut ainsi catégoriser les différentes macro- textures de la façon suivante : un revêtement à macro-texture fermée présente une PMT comprise entre 0 et 0.4 millimètres. Un revêtement à macro-texture médium présente une PMT entre 0.4 et 1.1 millimètres, et un revêtement à macro-texture ouverte présente une PMT supérieure à 1.1 millimètres. On sait que la macro-rugosité d'un revêtement influence fortement le bruit engendré par le pneumatique. En particulier, le phénomène de pompage de l'air emprisonné entre le sol et la sculpture du pneumatique, est d'autant plus prononcé que le revêtement de la route est fermé. La connaissance en temps réel de l'état d'une route peut s'avérer utile dans le cas où, par exemple, cette information est retournée par un grand nombre de véhicules ou une flotte de véhicules dédiés, vers un système centralisé de suivi et d'entretien du réseau routier.
[0022] Concernant la hauteur de sculpture du pneumatique, qui caractérise son état d'usure, on distingue l'état neuf, l'état usé, et un état intermédiaire considéré ici comme l'état du pneumatique à mi- usure. Une information de l'évolution dans le temps de la caractéristique d'usure, est utile, surtout si elle est couplée à l'information de l'état météorologique de la route. En effet, il est connu qu'un véhicule équipé de pneumatiques usés qui roule sur un revêtement mouillé risque plus facilement de perdre son adhérence que s'il avait des pneus neufs.
[0023] Dans un mode de réalisation, l'estimation d'une hauteur de sculpture restante, est donnée en temps réel par l'un des moyens compris dans le groupe comprenant :
Des capteurs embarqués dans le pneumatique,
- Des capteurs optiques évaluant l'évolution de la hauteur de sculpture, ces capteurs étant embarqués sur le véhicule ou installés au sol,
Des capteurs magnétiques,
Des modèles d'usure embarqués prenant en compte le kilométrage parcouru, l'usage, le type véhicule, des points de mesure d'usure réalisés par des moyens mécaniques ou optiques ... [0024] Le type de sculpture du pneumatique est, par exemple, une sculpture de type été ou une sculpture de type hiver. Ces deux types de pneumatiques se distinguent essentiellement par des bandes de roulement ayant des sculptures différentes, plus directionnelle, fortement entaillées et lamélisées dans le cas des sculptures hiver, moins directionnelles et moins entaillées dans le cas des sculptures été, ainsi que par la nature des matériaux formant la bande de roulement, plus tendre dans le cas des pneumatiques hiver, et plus dure dans le cas des pneumatiques été. Ces caractéristiques ne sont pas sans influence sur le comportement et la tenue de route du véhicule, et donc sur son adhérence.
1-2 -Méthode utilisant un modèle mathématique
[0025] Connaissant les paramètres influents, plusieurs modes de réalisation sont envisageables pour la détermination du potentiel d'adhérence disponible. Dans un premier mode de réalisation préférentiel, on utilise ainsi une formule mathématique permettant d'estimer ce potentiel d'adhérence en fonction de la vitesse. Ainsi, on peut calculer le potentiel comme suit :
f(micro-rugosités du sol, vitesse, hauteur au sable, hauteur d'eau, hauteur sculpture, pression de gonflage, charge) Cette fonction est spécifique à chaque pneumatique accessible sur le marché et homologué. Tout ou partie des paramètres indiqués dans cette expression ont auparavant été mesurés et/ou déterminés au préalable, comme précédemment décrit.
1-3 -Méthode utilisant des abaques
[0026] Dans un autre mode de réalisation, l'étape de détermination d'un potentiel d'adhérence en fonction de la vitesse est effectuée par la mise en œuvre d'abaques de niveau d'adhérence prédéterminés. Dans ce mode de réalisation, plusieurs étapes sont mises en œuvre, seront ultérieurement décrites en détail à l'aide de figures :
On construit des abaques de niveau d'adhérence en fonction de paramètres influents, - On mesure, en temps réel, les valeurs de ces paramètres,
On sélectionne l'abaque correspondant aux valeurs des paramètres, et
On lit, sur l'abaque, la valeur estimée du potentiel d'adhérence, pour la vitesse réelle de roulage. 1-4 - Méthode par rayon de roulement
[0027] Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, l'étape de détermination d'un potentiel d'adhérence disponible comprend les étapes suivantes :
on évalue l'évolution d'un rayon de roulement du pneumatique en fonction de conditions de roulage prédéterminées dudit pneumatique sur des sols d'adhérences variables et connues, pour constituer une base de données expérimentales,
à partir de la base de données expérimentales, on établit un modèle d'estimation du potentiel d'adhérence en déterminant une fonction reliant le potentiel d'adhérence au rayon de roulement et à des paramètres véhicule,
- en cours de roulage du pneumatique, on détermine le rayon de roulement et, par application dudit modèle, et en fonction des paramètres véhicules, on évalue le potentiel d'adhérence dudit pneumatique.
[0028] Une fois le potentiel d'adhérence disponible estimé, un procédé selon l'invention prévoit de déterminer un besoin d'adhérence anticipé, fonction d'un ou plusieurs ensembles de paramètres compris dans le groupe comprenant : une situation de roulage en cours ou future du véhicule, des données météorologiques, des données cartographiques, des données concernant le conducteur.
II - Estimation d'un besoin d'adhérence
Nous allons dans un premier temps décrire un moyen d'estimation en temps réel d'un besoin d'adhérence, tel que connu par l'homme du métier. Ce passage de la description permettra toutefois de préciser certaines définitions générales applicables tant en temps réel qu'en anticipation.
Nous préciserons ensuite deux moyens d'estimation d'un besoin d'adhérence en anticipation.
II-l- Estimation en temps réel
[0029] L'estimation d'un besoin d'adhérence peut être effectuée en utilisant des accélérations déterminées en temps réel. En effet, dans une première étape souvent suffisante au vu des résultats recherchés, on peut se contenter de considérer l'accélération globale γ subie par le véhicule en relation avec un besoin d'adhérence lui aussi global, il existe alors entre l'adhérence et l'accélération une simple relation mathématique g-μ = γ, où g est la constante de gravité. Dans le reste de la description, on fera parfois des raccourcis de langage entre l'adhérence maximale disponible et l'accélération γ alors exprimée en g. Dans un mode de réalisation plus évolué, on peut passer, en utilisant un modèle véhicule, de l'adhérence disponible au niveau du véhicule aux contraintes locales pneu par pneu et calculer alors autant de besoins locaux d'adhérence, pour retenir préférentiellement le plus contraignant.
[0030] Les accélérations véhicule sont, dans un exemple de réalisation, mesurés par des dispositifs de type accéléromètre embarqués directement sur le véhicule, ou installés dans des dispositifs externes, présents à l'intérieur du véhicule, tels qu'un smartphone ou une tablette. Les accélérations peuvent également être mesurées sur le bus CAN du véhicule.
[0031] Le bus CAN du véhicule permet également d'obtenir des informations telles que la vitesse V et le ωζ Ainsi, dans le cas où on roule sur une portion de trajet présentant un rayon de courbure établi, mais inconnu, il est alors possible de le calculer. En effet, on sait que ce rayon sera égal à R = V2/ yy = V/ ωζ . Connaissant le rayon de courbure, il est alors possible de déterminer, en outre un une vitesse de décrochage dans le virage, et donc de déterminer une marge de vitesse en lieu et place de la marge d'adhérence, sous la forme (Vdécrochage - Vactuelle).
II-2- Estimation en anticipation sur un trajet connu : hypothèse simplificatrice
[0032] Dans un mode de réalisation, on détermine le besoin d'adhérence en estimant, en fonction d'une manœuvre de roulage à venir, les efforts qu'il faudra transmettre au sol.
[0033] Connaissant la trajectoire approximative prise par le conducteur sur la prochaine manœuvre de roulage, il est alors possible d'estimer le besoin d'adhérence au cours de cette manœuvre. En effet, on sait qu'un véhicule de masse M soumis à un événement est le siège d'une accélération y(V) qui s'exerce dans le plan du véhicule. En utilisant un modèle analytique du véhicule complet, on peut déduire entre autres de cette accélération y(V), les efforts au centre roue Fx, Fy et Fz pour chaque pneumatique du véhicule, et calculer en conséquence le besoin d'adhérence μρηβιι( ) au niveau de chaque pneu sur cet événement du trajet défini par :
^FX 2 + Fy2
V-pneu p On précise ici que, dans le repère du pneumatique, on désignera par l'axe OX l'axe représentant la direction circonférentielle du pneumatique, par OY l'axe parallèle à l'axe de rotation du pneumatique ou axe transversal, et par OZ l'axe normal à l'axe de rotation du pneumatique, ou axe radial.
[0034] Dans un mode de réalisation, on utilisera une première hypothèse simplificatrice qui permet d'obtenir un besoin d'adhérence avec une précision à l'ordre 0. Dans le cas où le prochain événement est une courbe, on sait que lorsqu'un véhicule de masse M est inscrit à vitesse donnée constante dans un virage de rayon de courbure R, l'accélération subie par le véhicule, et dont l'effort conséquent est repris par la chaussée, est définie, par yy(V) = V2/R, en l'absence de pente et de dévers.
[0035] Selon une seconde hypothèse simplificatrice, considérant le cas où tous les pneus sont identiques et subissent les mêmes conditions, on sait que le principe d'équilibre des efforts entre ceux produits par le véhicule sur le sol et ceux que le contact pneu/chaussée transmet permet d'établir la formule g^(V) = γ (V), g étant l'accélération de la gravité (en m/s2), γ (V) étant l'accélération dans le plan du véhicule (en m/s2).
[0036] Toutefois, il n'est pas possible de connaître à l'avance les actions effectuées par le conducteur, donc dans ce mode de réalisation on négligera l'accélération longitudinale. Cette hypothèse est souvent vérifiée à l'apex des virages où la courbure est la plus accentuée et l'accélération yy la plus marquée à vitesse donnée. On précise ici que l'apex correspond au point du virage de courbure maximale.
[0037] En outre, on ne connaît pas toujours la vitesse du véhicule sur la manœuvre de roulage à venir, et dans ce cas il est utile de faire appel à des catégories de conduite, comme explicité ci-après.
II-3 - Estimation en anticipation sur un trajet connu avec profils conducteurs
[0038] Dans un autre mode de réalisation préférentiel, pour déterminer l'accélération du véhicule, on utilise des catégories de conducteur prédéterminées.
[0039] Pour déterminer des catégories de conducteurs, on observe la vitesse et/ou l'accélération d'un certain nombre d'individus sur un même trajet, et on effectue une classification hiérarchique sur l'ensemble des observations disponibles. On précise ici que les variables sont enregistrées avec une fréquence propre aux moyens d'enregistrement. Ces variables ne sont pas statistiquement considérées comme des courbes continues, mais comme un ensemble d'observations ponctuelles. Ainsi, à chaque individu est associé un ensemble d'observations pour chacun de ces passages.
[0040] Le principe de cette classification est, en utilisant une notion de distance adéquate, de regrouper les utilisateurs dans des classes, chacune le plus homogène possible et, entre elles, les plus distinctes possible. Dans un exemple de réalisation, les classes sont telles que la variance intra-classes est minimisée, alors que la variance intergroupes est maximisée.
[0041] De manière avantageuse, pour effectuer la classification, on enregistre la vitesse et/ou l'accélération d'un individu au cours de plusieurs passages sur un même parcours, chaque passage donnant lieu à un ensemble d'observations. Pour définir la distance entre deux utilisateurs, on calcule la distance entre les vitesses et/ou accélérations de référence de chacun de ces utilisateurs.
[0042] Une fois que les classes sont déterminées, on détermine la vitesse moyenne de chaque classe, également appelée vitesse de profil.
[0043] Dans une telle classification hiérarchique, le nombre de classes utilisée est choisi à posteriori, et est considéré comme adéquat si la variance interclasse ne diminue pas significativement en ajoutant une classe.
[0044] Ainsi, dans un exemple de réalisation de la présente invention, on a envisagé d'utiliser six classes, pour minimiser la variance interclasse. Or, on a constaté qu'on obtenait des résultats aussi pertinents avec quatre classes. On choisit donc préférentiellement ce nombre de quatre classes, pour des raisons de parcimonie. Cela permet en effet de réduire la puissance de calcul et les temps de calcul nécessaires.
[0045] Toujours dans un souci de parcimonie, dans un exemple de réalisation, les catégories sont déterminées en utilisant non pas l'ensemble des observations disponibles, mais seulement une partie de ces observations. On choisira par exemple les observations sur des zones de conduite pertinentes, telles que des virages ou des zones à forte accélération.
[0046] Les zones de conduite pertinentes sont par exemple déterminées grâce à une cartographie de la zone de conduite, ou grâce à un comportement véhicule lors d'un passage sur ces zones, le comportement étant par exemple analysé au vu d'une vitesse et/ou d'une accélération véhicule sur ces zones. Il est ensuite possible de stocker dans le véhicule les différentes catégories de conducteur et leurs profils de vitesse associés. [0047] Ainsi, dans ce mode de réalisation, connaissant la catégorie dans laquelle se situe le véhicule, et connaissant le trajet effectué par le véhicule, il est possible de déterminer l'accélération que va subir le véhicule, et donc le besoin en adhérence.
II-4 - Estimation en anticipation en deux dimensions
[0048] Dans les paragraphes qui précèdent, on a utilisé une hypothèse simplificatrice selon laquelle on négligeait l'accélération longitudinale pour estimer un besoin d'adhérence anticipé. Toutefois, dans certains modes de mise en œuvre de l'invention, il peut être avantageux de s'intéresser au besoin d'adhérence selon les deux dimension et transversale. Ainsi, l'accélération totale subie par le véhicule est alors γ =
Et on peut estimer un besoin d'adhérence selon chacun des directions sous la forme g^x(V) = Tx (V) et g^y(V) = Ty (V)
[0049] Ainsi, les estimations de marge d'adhérence qui seront ultérieurement effectuées pour l'être de manière globale, ou de manière différenciée selon les deux directions.
L'estimation d'une marge d'adhérence dans les deux directions permet au conducteur et aux systèmes d'aide à la conduite (ABS, ESP, etc..) de mettre en œuvre et de visualiser à la fois le type de manœuvres nécessaires (accélération, freinage, mise en lacet du véhicule, etc ..) et l'intensité associée pour ne pas dépasser les limites d'adhérence dans les deux directions longitudinales et transversales
III- Estimation d'une marge d'adhérence
III-l - Comparaison entre le besoin anticipé et le potentiel
[0050] La comparaison d'un potentiel d'adhérence et d'un besoin d'adhérence anticipé, déterminés selon des procédés décrits au préalable, permet d'estimer une marge d'adhérence. Cette comparaison peut être effectuée de différentes façons, selon les utilisations et/ou applications envisagées.
[0051] Ainsi, dans un mode de réalisation, on effectue une division entre l'accélération nécessaire, déterminée dans le cadre de l'estimation du besoin d'adhérence anticipé, et le potentiel d'adhérence déterminé, éventuellement multiplié par la constante g. On obtient ainsi une valeur qui correspond à un pourcentage de marge consommée. On pourrait également déterminer un pourcentage de marge restante, ou disponible, en soustrayant le pourcentage de marge consommée au chiffre 100. [0052] Dans un autre mode de réalisation, on effectue une soustraction entre les deux mêmes valeurs que précédemment, et on obtient ainsi un potentiel d'accélération résiduel.
III-2 - Détermination d'un seuil d'alerte
[0053] Avantageusement, la marge d'adhérence ainsi déterminée peut être utilisée pour créer des alertes, par exemple à destination du conducteur, afin qu'il puisse adapter sa conduite dans le cas où la marge d'adhérence deviendrait trop faible. A cet effet, il est utile de déterminer un ou plusieurs seuils d'alerte, exprimés en marge d'adhérence consommée ou disponible, et exprimés en pourcentage ou en point.
[0054] Dans un mode de réalisation avantageux, la détermination d'un seuil d'alerte prend en compte une réserve de marge ou d'accélération qui intègre une consommation d'adhérence nécessaire pour les efforts à transmettre au sol, même à vitesse constante. En effet, des éléments tels que la résistance à l'avancement, les efforts aérodynamique, la pente, induisent une consommation d'adhérence qui n'est pas prise en compte par les calculs précédents. Or, il est utile de conserver en permanence une marge d'adhérence suffisante, par exemple, pour permettre de faire passer un effort de freinage.
[0055] Ainsi, dans un mode de réalisation, on choisit un seuil d'alerte fixé à 25% de réserve marge et/ou 0.2 points de réserve d'accélération. Dans un autre mode de réalisation, on fixe des seuils d'alerte qui évoluent en fonction de la vitesse.
[0056] A titre d'exemple, on précise ici qu'un véhicule de tourisme de 1950 kg à vitesse stabilisée de 100 km/h consomme une adhérence de l'ordre de 0.03 en résistance à l'avancement et en efforts aérodynamiques et une part d'adhérence directement liés à la pente (0.1 pour une pente de 10%, ...).
III-3 - Dispositif d'alerte ou d'information du conducteur
[0057] Dans un mode de réalisation, un procédé selon l'invention comprend en outre une étape d'information du conducteur de la marge d'adhérence consommée et/ou disponible.
[0058] Cet affichage peut prendre différentes formes qui seront ultérieurement détaillées à l'aide des figures. On peut ainsi envisager d'afficher un pourcentage d'adhérence consommée ou disponible en temps réel. On peut également envisager d'utiliser des couleurs correspondant à différents seuils d'alerte tels qu'explicités précédemment.
[0059] On peut également envisager un affichage qui prend en compte des composantes longitudinale et transverse de l'adhérence, ou au contraire un affichage simplifié qui n'affiche que la norme. [0060] Enfin, dans un autre mode de réalisation, on peut envisager l'utilisation d'une alerte visuelle ou sonore spécifique lorsque les seuils d'alerte précédemment définis sont dépassés.
[0061] Selon les modes de réalisation, la marge d'adhérence qui sera communiquée au conducteur d'un véhicule, ou à un système installé dans le véhicule, sera la marge directement issue de la comparaison entre le besoin d'adhérence et le potentiel d'adhérence, ou une marge corrigée, prenant en compte les incertitudes de détermination, et une réserve de freinage ou d'accélération, précédemment évoquée.
[0062] En anticipation, la marge d'adhérence peut être affichée sous forme de couleur sur la cartographie d'un navigateur
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0063] D'autres objectifs et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif, illustré par les figures suivantes dans lesquelles :
-La figure 1 montre un exemple d'abaques utilisables dans un procédé selon l'invention, pour la détermination d'un potentiel d'adhérence,
- la figure 2 montre des graphes représentant un besoin d'adhérence anticipé en fonction d'une vitesse de roulage et un potentiel d'adhérence disponible en fonction d'une vitesse de roulage,
- la figure 3 montre des courbes prédéterminées de potentiels d'adhérence en fonction d'un état météorologique de la route et d'un état du pneumatique associées à des besoins d'adhérence anticipés pour différents types de conducteurs sur un virage donné du trajet,
- Les figures 4a et 4b montrent des exemples d'affichage d'alerte conducteur mises en œuvre dans un procédé selon l'invention.
- Les figures 5a et 5b montrent des exemples de mise en œuvre d'un procédé selon l'invention dans un véhicule. DESCRIPTION DU MEILLEUR MODE DE REALISATION DE L'INVENTION
[0064] La figure 1 montre un exemple d'abaques utilisables dans un procédé selon l'invention, pour la détermination d'un potentiel d'adhérence.
[0065] De manière préférentielle, les abaques sont paramétrés en fonction des paramètres influents qui sont disponibles lors d'une mise en œuvre de l'invention, par exemple la hauteur d'eau et la hauteur sculpture, et sont tracés en fonction de la vitesse de roulage.
[0066] Le nombre d'abaques à créer est donc fonction du nombre de valeurs de ces grandeurs que nous allons mesurer. Typiquement si on sait mesurer 2 niveaux d'usure (neuf/usé) et 2 niveaux d'état d'humidité (sec/mouillé), on créera 4 abaques correspondant aux combinaisons possibles de ces 2 états. Si certaines combinaisons conduisent à des résultats d'adhérence très proches, on pourra réduire le nombre d'abaque.
[0067] Les abaques sont construits en plusieurs étapes :
Dans un premier temps, on détermine une distribution statistique de chacune des entrées du modèle. On calcule autant d'abaque qu'il y aura de combinaison de ces paramètres mais chacune est calculée avec un écart type très réduit autour de la valeur du paramètre mesuré. Typiquement, l'identification d'un pneu usé permet de réduire la distribution à 2mm±1.5mm au lieu de 5mm±4mm en l'absence de cette information. La précision de l'estimation d'adhérence s'en trouve largement améliorée.
- On effectue un tirage de N combinaisons aléatoire choisies dans ces distributions des paramètres d'entrées (typiquement N = 1000 ou 10000).
On calcule N variantes de μ avec ces N combinaisons pour P cas de vitesses (typiquement 11 cas de vitesses variant de 30 à 130 km/h par pas de 10km/h)
On trace ainsi N courbes μ(ν), chacune correspondant à un tirage parmi N combinaisons de paramètres d'entrée.
On extrait enfin de ce faisceau de courbe le percentile qui nous intéresse en fonction du risque d'estimation visé, par exemple la limite des 10% ou 1% de μ les plus bas.
En 2sortie de cette étape, on dispose donc d'une courbe μ(ν) pour chacune de combinaison possible des paramètres influents. [0068] Ainsi, la figure 1 montre quatre courbes sur lesquelles :
51 est l'adhérence disponible pour un pneu neuf, sur une route humide,
52 est l'adhérence disponible pour un pneu usé, sur une route humide,
53 est l'adhérence disponible pour un pneu neuf sur une route mouillée, et
- S4 est l'adhérence disponible pour un pneu usé, sur une route mouillée.
[0069] Il apparaît clairement dans l'exemple ci-dessous que ces informations créent 3 classes de potentiel d'adhérence significativement différentes.
[0070] Cette approche permet de réduire le nombre d'information à stocker sans perdre de qualité de prédiction puisque les calculs précis sont réalisés en amont de l'exploitation.
[0071] Une fois que l'on dispose du besoin d'adhérence et du potentiel d'adhérence disponible, il est alors possible de déterminer une vitesse limite de roulage. La figure 2 montre le mode préférentiel de détermination de cette vitesse. La courbe 20 représente le besoin d'adhérence d'un véhicule en fonction de la vitesse de roulage. Ce besoin est par exemple déterminé en temps réel en fonction d'une manœuvre de roulage en cours, ou même de manière anticipée en fonction d'un manœuvre de roulage à venir, ou d'informations prédéterminées en fonction de la catégorie du conducteur et du trajet à venir.
[0072] La courbe 21 représente le potentiel d'adhérence disponible en fonction de la vitesse de roulage. Ce potentiel d'adhérence étant déterminé par l'une des méthodes décrites dans la présente demande. La vitesse limite de roulage correspond alors à la vitesse 22, à l'intersection des courbes 20 et 21. Lorsqu'un véhicule roule à la vitesse 23, le potentiel d'adhérence disponible est μ23 ΐ, et l'adhérence consommée est μ23ο· Par conséquent, la marge d'adhérence à cette vitesse 23 est la différence entre μ¾ι et μ23ο· On peut également exprimer au conducteur, ou au système de régulation, la marge de vitesse (vitesse 22 - vitesse 23) encore disponible avant d'égaler les adhérences consommées et disponibles.
[0073] La figure 3 montre une utilisation optimale en termes de ressources d'un procédé selon l'invention pour déterminer la courbe 20 décrite à la figure 2. Dans ce cas d'utilisation, on suppose que quatre catégories de conducteur ont été déterminées au préalable, le graphe montre quatre groupes de points, appelés Kl, K2, K3 et K4, correspondants au besoin d'adhérence appelé par différents conducteurs dans les différentes catégories de conduite, et observé, dans le graphe montré, à une position donnée d'une manœuvre de roulage. Les points VK1, VK2, VK3 et VK4 représentent les vitesses obtenues par traitement statistique, stockées dans le véhicule pour cette position sur le trajet, et synthétisent respectivement les quatre catégories de conducteur prédéterminées. Ces quatre points VK1, VK2, VK3 et VK4 permettent alors de tracer la courbe 30 qui montre un besoin d'adhérence anticipé, en fonction d'une vitesse de roulage d'un véhicule prévue, notamment en fonction de données cartographiques connues sur un trajet à venir. Cette courbe est donc basée sur les utilisateurs observés dans cette situation réelle de manœuvre de roulage.
[0074] Sur cette figure 3, on a également représenté quatre courbes SI, S2, S3 et S4 montrant l'adhérence disponible en fonction de la vitesse pour quatre combinaisons de paramètres influents :
SI est l'adhérence disponible pour un pneu neuf, sur une route humide,
- S2 est l'adhérence disponible pour un pneu usé, sur une route humide,
53 est l'adhérence disponible pour un pneu neuf sur une route mouillée, et
54 est l'adhérence disponible pour un pneu usé, sur une route mouillée.
Dans ce mode d'utilisation, connaissant le comportement des conducteurs (courbe 30) et connaissant l'état des paramètres influents, on choisira judicieusement la courbe d'adhérence disponible pour appliquer la méthode décrite dans la figure 2, et déterminer ainsi la marge d'adhérence et/ou la marge de vitesse. Si le pneu est neuf et que le véhicule manœuvre sur une route mouillée, nous devons considérer la courbe S3 et l'intersection avec la courbe 30 donne une vitesse limite de roulage de 45 km/h qui correspond à un coefficient d'adhérence de 0.6. Si le véhicule est alors en train de rouler à 36 km/h, le besoin d'adhérence anticipé est de 0.4 (courbe 30) alors que l'adhérence disponible est 0.62 (courbe S3). Une expression possible de la marge d'adhérence est alors 0.22 (soit 0.62 moins 0.4) et la marge de vitesse est de 9 km/h (soit 45 moins 36).
[0075] Les figures 4a et 4b montrent des exemples d'affichage, pour un conducteur du véhicule, d'une information concernant une marge d'adhérence.
[0076] Sur la figure 4a, on réalise un affichage sous forme d'une cible, comportant trois cercles concentriques. Le cercle central, par exemple affiché avec une couleur verte, représente indique que l'adhérence consommée est située entre 0 et 60% de l'adhérence disponible. Le cercle intermédiaire, par exemple affiché avec une couleur orange, indique que l'adhérence consommée est située entre 60%> et 80%> de l'adhérence disponible, et le cercle extérieur, par exemple affiché avec une couleur rouge, indique que l'adhérence consommée est située entre 80%) et 100%) de l'adhérence disponible. On choisira préférentiellement une gradation de couleur qui permet d'alerter le conducteur sur la gradation de risque de sa conduite. [0077] Sur la cible de la figure 4a, l'adhérence est représentée en deux dimensions, correspondant respectivement aux composantes transverse et longitudinale des sollicitations. Dans un autre exemple, illustré sur la figure 4b, on choisit de n'afficher l'information que dans une seule dimension, et on utilise donc la norme de l'adhérence plutôt que les deux composantes. Sur l'affichage de la figure 4b, on retrouve trois zones, affichées avec trois couleurs différentes, et qui présente des seuils similaires à ceux de la figure 4b.
[0078] Sur la figure 4a, on voit également qu'on affiche un historique proche des adhérences consommées (de l'ordre de 0,5 à ls avant l'instant présent). Cet historique permet au conducteur de se rendre compte de l'évolution de sa conduite, ou en tout cas des conséquences de sa conduite sur l'évolution de l'adhérence.
[0079] Le même type d'affichage pourrait être obtenu pour montrer non pas un historique des adhérences consommées, mais au contraire une marge d'adhérence anticipée sur un trajet à venir. En effet, ainsi que précédemment décrit, l'invention permet de déterminer un besoin d'adhérence en anticipation, en fonction de données cartographiques, et donc d'en déduire une marge d'adhérence anticipée en différents points d'un trajet à venir.
[0080] Cet affichage pourrait être effectué selon les deux dimensions transverses et longitudinales, selon l'estimation telle que décrite précédemment dans la partie II-4.
[0081] Les figures 5a et 5b montrent des exemples de mise en œuvre d'un procédé selon l'invention dans un véhicule. La figure 5a montre plus particulièrement une mise en œuvre faisant appel à un dispositif connecté non intégré au véhicule, de type Smartphone ou tablette. Ainsi, dans ce mode de réalisation, le dispositif 100 comprend des moyens de communications GSM permettant de recevoir des données externes telles que des cartographies ou des informations concernant le trafic ou autres. En outre le dispositif 100 comprend des moyens pour recevoir des informations permettant la géolocalisation GPS du véhicule ou une détermination de la vitesse du véhicule.
[0082] Le véhicule comprend également un calculateur 101a installé dans le véhicule, et relié à différents capteurs tels que des microphones 102 et 103. Ce calculateur 101a comprend des moyens de traitement des signaux issus des capteurs 102 et 103 afin d'obtenir des informations concernant une hauteur d'eau sur la route, une profondeur de texture de la route, un état d'usure ou de pression du pneumatique. Dans un autre mode de réalisation, non représenté sur la figure, le véhicule comprend en outre d'autres capteurs, tels que des capteurs de température, d'usure, de pression installés directement sur le véhicule et/ou sur les pneumatiques. Dans ce cas, le calculateur 101a comprend des moyens de traitement des signaux issus de l'ensemble des capteurs.
[0083] Après traitement, les informations sont envoyées du calculateur 101a vers le dispositif 100, qui met en œuvre un procédé selon l'invention pour déterminer une marge d'adhérence, et l'afficher sur un écran intégré dans le dispositif 100.
[0084] Dans l'exemple montré sur la figure 5b, un procédé selon l'invention est mis en œuvre directement dans le calculateur 101b du véhicule. Comme précédemment, ce calculateur est relié à des capteurs 102 et 103 qui ont les mêmes fonctions que dans l'exemple de la figure 3a. En revanche, dans cet exemple, le calculateur 101b est relié au bus CAN du véhicule, afin de lire des informations telles que les vitesses et/ou accélérations du véhicule.
[0085] Le module d'affichage et de commande 200 intégré au véhicule comprend des moyens de communications GSM permettant de recevoir des données externes telles que des cartographies ou des informations concernant le trafic ou autres et des moyens pour recevoir des informations permettant la géolocalisation GPS du véhicule. Il peut mettre à disposition ces informations au calculateur 101b sur le bus de communication CAN.
[0086] Ce module 200 est également muni de moyens d'affichage permettant d'afficher la marge d'adhérence, afin d'informer le conducteur.
[0087] Dans un exemple de réalisation, les caractéristiques du pneumatique sont prises en compte pour la mise en œuvre du procédé. A cet effet, ces caractéristiques sont stockées dans une mémoire du véhicule, et/ou un identifiant du pneumatique est lu par un lecture de type RFID, et associé à des caractéristiques stockées dans une base de données, et/ou le modèle d'adhérence mis en œuvre dans le calculateur 101b ou dans le dispositif 100, est choisi parmi un ensemble de modèles d'adhérence en fonction d'un identifiant du pneumatique.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de détermination d'une marge d'adhérence anticipée d'un pneumatique sur une chaussée, le procédé comprenant les étapes suivantes au cours desquelles
On estime le potentiel d'adhérence disponible à un instant donné entre un pneumatique du véhicule et la chaussée sur laquelle roule le pneumatique, en fonction de paramètres influents connus et/ou mesurés,
On détermine en anticipation un besoin d'adhérence à venir, en fonction de paramètres compris dans le groupe comprenant : une situation de roulage en cours ou future du véhicule, des conditions de roulage, des données météorologiques, des données cartographiques, des données concernant le conducteur,
On applique un critère de comparaison entre le potentiel d'adhérence et le besoin d'adhérence à venir, pour déterminer une marge d'adhérence consommée et/ou disponible.
Procédé selon la revendication 1, dans lequel le besoin d'adhérence est déterminé en fonction de la vitesse en utilisant des données cartographiques.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le besoin d'adhérence en fonction de la vitesse est déterminé en utilisant des catégories de conducteur.
Procédé de détermination selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la détermination d'un besoin d'adhérence anticipé est effectuée distinctement en transversal et en longitudinal.
Procédé selon la revendication 1 à 3, dans lequel le critère de comparaison met en œuvre une soustraction et/ou une division.
Procédé selon la revendication 1 à 4, comprenant en outre une étape de correction de la marge d'adhérence déterminée, permettant de prendre en compte une réserve de freinage ou d'accélération.
7. Procédé de détermination d'une marge d'adhérence selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une étape d'information du conducteur de la marge d'adhérence consommée et/ou disponible.
8. Procédé de détermination selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape initiale de détermination de paramètres influents sur le potentiel d'adhérence, ces paramètres étant compris dans le groupe comprenant le grip number de la chaussée, la hauteur au sable de la route, la hauteur d'eau sur la chaussée, la température, la pression du pneumatique, sa hauteur de sculpture sa charge et la vitesse de roulage
9. Procédé de détermination selon la revendication 7 dans lequel l'étape initiale de détermination de paramètres influents comprend une étape de mesure de la puissance sonore générée par le pneumatique lors du roulage, et une étape de détermination de la hauteur d'eau sur la chaussée et de la hauteur de sculpture en fonction de cette puissance sonore.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape de détermination d'un potentiel d'adhérence disponible comprend les étapes suivantes :
- on évalue l'évolution d'un rayon de roulement du pneumatique en fonction de conditions de roulage prédéterminées dudit pneumatique sur des sols d'adhérences variables et connues, pour constituer une base de données expérimentales,
- à partir de la base de données expérimentales, on établit un modèle d'estimation du potentiel d'adhérence en déterminant une fonction reliant le potentiel d'adhérence au rayon de roulement et à des paramètres véhicule,
- en cours de roulage du pneumatique, on détermine le rayon de roulement et, par application dudit modèle, et en fonction des paramètres véhicules, on évalue le potentiel d'adhérence dudit pneumatique.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape de détermination d'un potentiel d'adhérence en fonction de la vitesse est effectuée par l'application d'une formule mathématique mise en œuvre par un calculateur électronique présent sur le véhicule.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel l'étape de détermination d'un potentiel d'adhérence en fonction de la vitesse est effectuée par la mise en œuvre d'abaques de niveau d'adhérence prédéterminés.
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